臭氧在污水處理中的應用
一、臭氧在污水處理中的應用背景和現狀
近年來，隨著工業的發展，在水處理及水污染的治理方面出現了新的問題。由于工業廢水中出現了一些生物難降解的或有毒的有機污染物(如農藥，合成洗滌劑和某些染料等);同時，為了保護環境和水資源以及能夠處理過的污染水得到回用，環境保護和相關部門制訂了嚴格的標準和法律。在許多情況下，工業廢水必需經過三級深度處理才能滿足水污染治理和廢水回用的要求。
臭氧作為有效的廢水深度處理手段之一，具有氧化能力強，反應速度快，使用方便(包括臭氧的制造，輸出和投配等)，不產生二次污染等一系列優點而受到人們的重視。
污水處理包括城市生活污水、工業污水與醫療污水的處理，主要目的為殺菌消毒、去除污染物質并脫色除味以達到排放標準。近幾年由于水資源匱乏，行業主管部門制定了工業、生活污水回用的法規，提高了處理標準。美國在本世紀七十年代初開始利用臭氧處理生活污水，其主要目的為消毒并降低生物耗氧量（BOD）和化學耗氧量（COD），去除亞硝酸鹽、懸浮固體及脫色，已達到全面生產應用的水平。日本則在缺水地區進行污水臭氧處理后，作為非食用水（即中水）循環使用，北京、上海、山東等大城市也正在推廣使用當中。工業污水臭氧用來對電鍍含氰污水氧化、紡織印染污水脫色、精煉污水去除酚、烷類物質等。 二、臭氧應用的機理
臭氧是強烈的氧化劑，它能氧化多種有機物和無機物，清除對臭氧的高度氧化活性很敏感的毒物，如酚類、苯環類、氰化物、硫化物、亞硝酸鹽、鐵、錳、有機氮化合物等；由于對各種有機物的作用范圍較廣，可以去除其他方法不易去除的COD和TOC，屬于“最有效武器”。有很強的氧化漂白作用，可以明顯降低水的色度；在應用實例中，臭氧既可以殺滅水中的藻類，又起阻垢和緩蝕作用；屬“環保劑處理后”絕不使的水產生臭和味，不增加可溶性固體，不產生二次污染。 三、臭氧消毒方法的優越性
1.臭氧是優良的氧化劑 ，可以殺滅抗氯性強的病毒和芽孢； 2.臭氧消毒受污水 PH 值及溫度影響較小；
3.臭氧去除污水中的色、嗅、味和酚氯等污染物，增加水中的溶解氧，改善水質； 4.臭氧可以分解難生物降解的有機物和三致物質，提高污水的可生化性； 5.臭氧在水中易分解，不會因殘留造成二次污染。 四、臭氧在污水處理過程中的具體應用
1.工業有機廢水和含氰廢水--臭氧是強氧化劑，可將有毒污染物轉變為無毒物。它處理廢水氧化能力強，可分解一般氧化劑難于破壞的有機物，而且反應安全，時間短。剩余的臭氧，可轉化為氧，不但無害，而且有益。可用于消毒、除臭除味、除色、除鐵錳、除酚、除氰、除洗滌劑、除油等方面。
2.對于重油裂解廢水，當PH≈11.4時，去氰效率達79.3％；對于電鍍廢水，含氰濃度為32.5％mg/L,時，去氰率達98.9％；對于腈綸廢水，含丙烯腈102mg/1時，采用臭氧處理可完全去除丙烯腈。 3.臭氧能分解烴、醛、氰、酚、磷、硫、氮氧化物、硝酸鹽等有機物，能去除鐵、錳、鎂等金屬離子。 4.含酚廢水--包括苯酚、苯三酚、甲酚、二甲酚等。酚可使蛋白質變性，損害肝、腎、神經系統。含酚廢水來源于：煤氣、焦化、石油精煉、化工、制藥、農藥、紡織橡膠、染料、木材加工等。
5.含硫廢水--硫化物有惡臭、有毒性腐蝕性，使水中生物致死、降低PH值、溶氧指標。含硫廢水來源于：石油、化工、焦化、造紙、皮毛、皮革、牲畜屠宰、紡織染料、化學纖維等行業。
6.含氰廢水--氰化鉀、氰化鈉具強毒性，臭氧能把它們氧化成毒性較小的氰酸鹽。含氰廢水來源于：電鍍、煉焦、煤氣、冶金、采礦、皮草、橡膠、化學纖維有機玻璃等。
7.含油廢水--包括含有脂肪酸、皇類、蠟類及可被溶劑提取的物料，含油廢水來源于：石油、化工、機械、交通運輸、焦化、軋鋼、煤氣、食品、飲食、皮革、皮毛、洗毛、日用化工等。
8.含鐵、錳離子廢水--過量的鐵、錳離子對人體的心血管、皮膚造成一定危害。含鐵、錳離子廢水來源于：礦冶、機械、化工、電子、儀表等行業。 五、臭氧在污水處理中應用的注意事項
1. 水質影響：主要是水中含 COD、NO2-N、懸浮固體、色度對臭氧消毒的影響。
2. 臭氧投加量和剩余臭氧量：剩余臭氧量象余氯一樣在消毒中起著重要的作用，在飲用水消毒時要求剩余臭氧濃度為 0.4mg/L, 此時飲用水中大腸菌可滿足水質標準要求 . 在污水消毒時, 剩余臭氧只能存在很短時間 , 如在二級出水臭氧消毒時臭氧存留時間只有3-5min 。所測得的剩余臭氧除少量的游離臭氧外，還包括臭氧化物、過氧化物和其他氧化劑。在水質好時游離的臭氧含量多，消毒效果最好。
3. 接觸時間：臭氧消毒所需要的接觸時間是很短的，但這一過程也受水質因素的影響，另外研究發現在臭氧接觸以后的停留時間內，消毒作用仍在繼續，在最初停留時間 10min 內臭氧有持續消毒作用，30min后就不在產生持續消毒作用。
4. 臭氧與污水的接觸方式對消毒效果也會產生影響，如采用鼓泡法，則氣泡分散的愈小，臭氧的利用率愈高，消毒效果愈好。氣泡大小取決于擴散孔徑尺寸 , 水的壓力和表面張力等因素 , 機械混合器、反向螺旋固定混合器和水射器均有很好的水氣混合效果，完全可用于污水臭氧消毒。 六、污水臭氧處理工藝
1.流程 采用臭氧消毒的污水，預處理是十分重要的，往往由于預處理程度不夠而影響臭氧消毒的效果，污水處理程度要經過技術經濟比較確定。污水消毒最好是經過二級處理后再用臭氧消毒。這樣可以減少臭氧的投加量，降低設備投資費用和運行費用。
2.臭氧消毒工藝設計及設備選擇 污水臭氧消毒工藝設計，包括預處理工藝設計、臭氧消毒接觸系統設計及臭氧發生器配套設備的選擇等。預處理工藝指臭氧消毒之前對污水進行一級處理或二級處理過程。
臭氧發生器選擇：根據污水水質及處理工藝確定臭氧投加量，根據臭氧投加量和小時處理消毒水量確定臭氧使用量，按小時使用臭氧量選擇臭氧發生器臺數及型號。
計算公式如下： G=q*g
式中 G ----- 每小時使用的臭氧量（ g/h ）
q ----- 每小時最大污水處理量（ m 3 /h ） g----- 臭氧投加量 (g/m 3 污
七、臭氧處理系統的安全與保護
1.系統設備管道防腐處理
臭氧氣體具有很強的腐蝕性，在潮濕情況下腐蝕性最強。因此，臭氧發生設備輸送臭氧的管道閥門及接觸反應設備均采取防腐措施。如使用碳鋼材料必須涂防腐涂層。最好使用不銹鋼管，玻璃鋼管，ABS、PVC、PP-R 塑料管等。接觸池在使用鋼筋混凝土材料時應加防腐涂層。一般橡膠不耐臭氧氧化，所以臭氧發生設備間的電線，電纜等均不能使用橡膠包裹的電線，應使用塑料電線。
2.設置通風排氣設備
臭氧具有毒性，空氣中臭氧濃度達到 0.1mg/m3 時就對人的眼睛、鼻、喉及呼吸道產生刺激作用在 0.01-0.02mg /m3 時可聞到臭味；因此在臭氧設備間應設置通風設備，萬一發生泄漏可及時排出臭氧。臭氧比空氣重，通風機應安裝在靠近地面處。
3.臭氧輸送管道及臭氧設備必須密閉，防止泄漏。 在設備運行之前應檢查是否漏氣，運行中一旦發生泄漏應立即關掉臭氧發生器電源，打開排風扇排出臭氧，再進行檢修。
4.臭氧發生器為高壓放電設備，應設置接地裝置，接地電阻應小于4 歐姆。操作應嚴格按照設備使用說明書及有關電器使用要求進行。
5.必須設置尾氣處理或尾氣回收裝置，反應后排出的臭氧尾氣必須經過分解破壞或回收利用，達到排放標準，否則將污染大氣。 八、臭氧消毒設備的布置要點
1．臭氧污水處理站設置空壓機房、臭氧發生器設備間和操作間。空壓機房安放空壓機，空壓機應防震和防止噪音。臭氧發生器間留有設備檢修空間。
2．臭氧接觸塔在寒冷地區應設在室內，尾氣處理后經排氣管排出室外。 3．根據處理工藝要求，泵應盡量靠近處理設備。
4．應絕對防止臭氧接觸塔內的污水通過臭氧管道回流到臭氧發生器。 5．設備間內應有排水道，以備空壓機排水，寒冷地區應有供暖設備
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